區塊鏈技術在食品溯源中的應用研究

范長英

摘 要：可追溯性已成為食品供應鏈管理中的一個關鍵要素，尤其是在食品、藥品等安全敏感部門，上游（制造商、生產商等）和下游（分銷商、批發商等）供應鏈成員需要存儲和處理與可追溯性相關的信息，以便向國家當局和要求更高的客戶提供證明。消費者也對食品溯源寄予厚望。然而，現代食品溯源網絡的復雜性及其碎片化阻礙了良好可追溯機制的發展。本文對使用區塊鏈技術解決食品溯源中的相關問題進行應用研究。

關鍵詞：區域鏈;食品溯源

1.引言

農產品可追溯性在食品溯源的各個階段捕獲、存儲和傳輸有關食品、飼料、食品生產動物或物質的充分信息，隨時檢查產品的安全性和質量控制、向上追蹤和向下追蹤。可追溯性系統有三個基本特征：（1）所有成分和產品的單位/批次標識;（2）關于它們何時何地移動和轉化的信息;（3）連接數據的系統。

可追溯性被認為是食品行業的一項新質量指標。在食品溯源中存儲和處理用于跟蹤的敏感案例信息在全世界都是強制性的。可追溯性被視為改善食品安全系統、原材料質量、庫存管理的戰略工具，也是競爭優勢的來源。可追溯性系統幫助企業識別原因和范圍，并解決安全或質量控制問題。

2. 物聯網與區塊鏈技術

可追溯性驅動的食品溯源管理基于物聯網（IoT）等新技術。物聯網相關應用程序提供產品的實時信息以及整個生產和分銷過程中的污染信息。IoT應用解決了資金限制實際問題，并設計優化食品供應網絡。物聯網應用程序和相關技術，如射頻識別，可以通過實時查詢和控制數字化信息來徹底改變行業。

區塊鏈是一項技術進步，通過在分布式環境（如供應鏈）中提供信任，有可能改變服務。它可以提供從終端消費者到工廠或農場的向后控制，繞過傳統的管理機構，確保更快、更安全的交易。例如，支持區塊鏈的應用程序在不損害隱私和安全的情況下，增強了食品供應鏈網絡中不同合作伙伴之間的信息共享。

3. 基于區塊鏈的食品溯源可追溯性框架

盡管采用物聯網相關應用帶來了巨大的好處，但食品溯源中仍然存在各種障礙。例如，食品溯源網絡如今變得越來越復雜和支離破碎。這種復雜性使得識別和跟蹤全球化食品溯源網絡中的產品和流程變得極其困難。在這種情況下，可追溯性已成為一項要求，不僅要確保食品溯源的安全性，還要確保遵守食品安全法規、了解產品的生命周期。信息缺失或無法獲取可能導致糧食不安全和消費者健康問題。此外，參與者之間不共享與可追溯性相關的信息，因為他們有自己的可追溯性機制，并且不可避免地存儲其獨特的可追溯性記錄。這種信息共享障礙對核心參與者在食品安全和質量方面構成了重大風險，也阻礙了外部利益相關者檢查監管合規性。可追溯性相關信息的可靠性也是當今的一個關鍵挑戰。這對于具有眾多供應商、不同監管機構和數百萬客戶的全球化食品溯源網絡來說尤其如此。

本文將以農產品為用例場景，并將相應的需求和功能映射到基于區塊鏈的架構中。總體方法框架包括以下步驟：（1）確定生態系統要求：根據相關文獻的理論發現和當前實踐狀態，確定技術和管理過程要求。（2） 生態系統架構的開發：前一步中定義的需求被仔細地轉換為具有特定基礎設施特征的分布式信任架構。特別是，開發了系統的組件和子系統，并定義了它們的接口。（3） 系統實施、測試和驗證：采用適當的技術構建系統，同時確保其可操作性。

作為食品，人們最關心的是食品從種植到加工過程中施肥、用藥的安全性，以確保最終客戶的安全和高質量。根據實際需求設計基于區塊鏈技術的農產品溯源框架如下圖1所示：

4.區塊鏈技術應用溯源優勢

區塊鏈技術在溯源中的使用有顯著的優勢，并在提高信任、效率、質量和彈性方面具有各種好處。

（1）將可追溯性過程的總體處理降至最低，從而降低相關可追溯性相關的運營成本;

（2）從食品溯源可追溯性過程中消除隱藏成本和紙張負載。智能合約部署所提供的自動化（通過智能合約強制執行幾乎所有與可追溯性相關的功能）也可以作為一種成本降低機制。此外，智能合約的自動執行功能保證了冗余，并實時同步相應的信息。

（3）提供了良好的可審計性和信任性。它考慮到了法規遵從性的重要性，特別是在食品等安全敏感行業，在這些行業中，可追溯性成為各種供應鏈利益相關者（消費者、供應鏈管理者、公共決策者和特殊利益集團）持續關注的問題。

（4）提高了向消費者提供的產品/服務的整體質量和安全性。例如，改進管理產品召回和/或產品質量的過程控制。此外，任何對食品數據的篡改都可以立即識別和防止。最終向客戶提供的高質量食品加強了食品溯源參與者的業務連續性。此外，區塊鏈的固有特征增強了交換的可追溯性記錄的準確性、可信度、及時性和可用性。

5.總結和展望

本文提出了一個基于區塊鏈的食品溯源可追溯性框架。區塊鏈被用作分布式防篡改監管鏈機制，智能合同被用作管理SC利益相關者和流程以及產品定義和創建的自動化機制。

盡管提議的區塊鏈支持的食品供應鏈可追溯性方法提供了重要依據，但應考慮一些限制。區塊鏈技術不適合存儲大量數據，人們認識到可伸縮性是需要解決的主要挑戰之一，這源于確認、驗證交易所需的時間。例如，多層食品溯源網絡需要在相對較短的時間內處理大量交易;因此，可能會出現可伸縮性問題。未來的研究還可以側重于提供可互操作的功能和標準化的信息結構。

參考文獻：

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[2]趙磊，畢新華，趙安妮.基于區塊鏈的生鮮食品移動追溯平臺框架重構[J].食品科學，? 2020，? 41（3）： 314-321.

基金項目：山東省重點研發計劃（軟科學）項目“ 區塊鏈技術支撐下供應鏈信息共享管理模式創新研究”（編號：2020RKA07032）。